JP4610950B2 - Train control method and railway vehicle control apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、動力分散型の鉄道車両の制御方法および制御装置に係わり、各動力ユニット(パワーユニット)の稼動/停止を、個々のパワーユニット毎に指令する列車の制御方法および鉄道車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a power distribution type railway vehicle control method and control apparatus, and more particularly to a train control method and a railway vehicle control apparatus that command each power unit to operate / stop each power unit (power unit).
従来の鉄道車両においては、パワーユニットを制御系から開放して運転を行わなくするユニットカット手法は、あるパワーユニットが故障した場合に故障したパワーユニットを編成全体の制御から切り離すために採用されていた。これは、特定のパワーユニットが保護動作を反復して繰り返す場合、当該パワーユニットには何らかの異常要因が内在しているものと推定し、運転台に設けたユニットカットスイッチを運転士が扱うことにより、安全面から以降、当該パワーユニットを使わないようできる仕組みが設けられていた。この場合、一旦ユニットカットがある特定のパワーユニットに対して指令されると、運転手が力行ハンドル、制動ハンドルを操作し、力行、回生指令を発しても、そのパワーユニットは、不動作状態にしている。通常、ユニットカットの復旧は、帰庫後にユニット内の装置を調査し原因究明した後修理を行い、装置が正常であることを確認されると、ユニットカットスイッチを復元することによって行なわれている。いわばユニットカットは、機器の故障や異常の際に、編成全体に異常が及ぶのを防止する手法として機能している。
鉄道車両においては、とりわけ長距離を高速で走行する列車の場合、ひとつの編成は複数のパワーユニットを有する車両を連結して構成され、それぞれのパワーユニットは、力行、制動においても、駆動力、制動力をほぼバランスして分担し走行している。図10を用いて、従来のユニットカット方式を適用した鉄道車両の構成の一例を示す。列車の編成は、例えば、主幹制御器10とユニットカットスイッチ19とを有する制御車Cと、ユニット制御装置21とユニット制御装置211と集電装置23と高圧スイッチ24とモーター25とを有する電動車Mとを、連結して構成される。運転士は、運転台に設けられた主幹制御器10により列車の加速・減速指令(マスコンノッチ指令)Imnを、編成内の各ユニット制御装置21−1〜21−2に送信する。編成内の全てのユニット制御装置21がこれを受け、パワーユニット22を制御して、駆動力や制動力を出力すべくモーター25に流すべき電流を制御している。
In railway vehicles, particularly in the case of trains that travel at high speeds over long distances, one train is composed of vehicles that have a plurality of power units, and each power unit has a driving force and a braking force both in power running and braking. Is running in a balanced manner. FIG. 10 shows an example of the configuration of a railway vehicle to which a conventional unit cut method is applied. The train is organized, for example, by a control vehicle C having a
なお、事故などの場合に備え、故障が発生したパワーユニット22への電力の供給を選択的に遮断する高圧スイッチ24が設けられている。万一、パワーユニット22内の機器に故障が発生し、当該パワーユニット22に電源を供給してはならない事態になった場合には、運転士は、故障を生じたパワーユニット22の高圧スイッチ14を遮断するユニットカット指令Iucを、ユニットカットスイッチ19から送信することにより、当該パワーユニット22への電力供給を停止する。パワーユニット22への電力供給の遮断とともに、当該パワーユニット22に設けられている冷却装置などを停止することも連動して行なわれる。但し、このユニットカットが行なわれるのは、機器に故障が発生した場合のみで、平常時は、ユニットカットは行なわれない。
A high-
ところで、平常運転時にあっては、編成内の全てのパワーユニットが最大のパワーを出力して走行しなければならない状態は、むしろ稀であり、例えば、急な勾配区間、駅起動から巡航速度に至るまでの間などに限られる。通常、平坦線を一定の速度で走行する場合には、編成全体として出し得る最大の駆動力に比べれば小さな駆動力で充分である。この場合各々のパワーユニットはその能力に対して、比較的低い出力を出す状態を継続する運転形態になる。このとき各パワーユニットは低い駆動力であっても、機器が動作することによって、素子に電流が流れたり、モーター25に高調波の少ない歪みの少ない交流を出力するために素子を高速にスイッチングする必要があり、これらの素子の動作によって、熱が発生し、これがロスとなり効率を落とす要因となっている。また、機器冷却のための冷却系装置の稼動による損失、常時電源を印加するための変圧器の鉄損など、ベースとして損失になる要素を持っている。 By the way, during normal operation, it is rather rare for all power units in the train to travel with the maximum power output, for example, from a steep slope section, starting from a station to cruising speed. It is limited to between. Usually, when traveling on a flat line at a constant speed, a small driving force is sufficient compared to the maximum driving force that can be produced as a whole knitting. In this case, each power unit is in an operation mode in which a state in which a relatively low output is output with respect to its capacity is continued. At this time, even if each power unit has a low driving force, it is necessary to switch the element at high speed in order to output current to the element or output alternating current with less harmonics and less distortion when the device operates. However, heat is generated by the operation of these elements, which is a loss and a factor of reducing efficiency. In addition, it has factors that become losses as a base, such as loss due to operation of a cooling system for cooling equipment and iron loss of a transformer for constantly applying power.
また、運転パターンに基づいて車両を運転する車上主体型自動列車制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, an on-board automatic train control device that drives a vehicle based on a driving pattern has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
本発明は、列車として一編成で必要な走行を確保しつつ、各種の損失を最小限に抑える鉄道車両の省エネルギー運転方法および鉄相車両用制御装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an energy saving operation method for a railway vehicle and a control apparatus for an iron phase vehicle that can minimize various losses while ensuring the necessary traveling as a train.
上記課題を解決するために、本発明は、一編成中に、電源から電力供給を受けてモーターを駆動するパワーユニットおよび該パワーユニットを制御するユニット制御装置を有する複数の車両を含む列車の制御方法において、走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて編成中の複数の前記パワーユニットの1以上の稼動を停止し、走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて稼動を停止している前記パワーユニットを再起動するようにした。 In order to solve the above problems, the present invention is, in one knitting, train control, including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source in the method, to stop one or more operation of a plurality of the power unit in the organized in accordance with the driving force required corresponding to the running state, stops the operation in response to the driving force required corresponding to the running state and which was to restart the power unit.
さらに、本発明は、上記列車の制御方法において、駅出発後の加速完了後、定速運転を行う段階で、少なくとも一部の前記パワーユニットの稼動を停止するようにした。 Furthermore, the present invention is a control method for the train, after accelerated completion after the station departure, in performing a constant-speed operation, and to stop the operation of at least a portion of the power unit.
すなわち、本発明は、上記列車の制御方法において、必要とする駆動力と稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に基づいて、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるか否かを判断し、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるときに、所定の数の前記パワーユニットの稼動を停止させるようにした。 That is, the present invention is a control method for the train, based on the sum of the maximum driving force of the power unit running with driving force required, the sum of the maximum driving force of the power unit running It determines whether there is spare capacity, when there is a margin to the sum of the maximum driving force of the power unit running, and so as to stop the operation of the power unit of the predetermined number.
本発明は、上記列車の制御方法において、必要とする駆動力と稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に基づいて、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるか否かを判断し、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力がないときに、稼動を停止させた前記パワーユニットの所定数を再起動させるようにした。 The present invention is a control method for the train, based on the sum of the maximum driving force of the power unit running with driving force required, the reserve capacity to the sum of the maximum driving force of the power unit running determining whether, when there is no margin to the sum of the maximum driving force of the power unit running, and so as to restart the predetermined number of the power unit is stopped running.
本発明は、上記列車の制御方法において、稼動を停止する前記パワーユニットは列車の進行方向の前に位置するものとした。 The present invention is a control method for the trains, the power unit to stop the operation was to be located in front of the traveling direction of the train.
本発明は、一編成中に、電源から電力供給を受けてモーターを駆動するパワーユニットおよび該パワーユニットを制御するユニット制御装置を有する複数の車両を含む列車の制御方法において、走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて編成中の複数の前記パワーユニットの1以上の稼動を停止し、この状態で走行中に、ATCブレーキが作動する場合、ATCブレーキが作動する前に稼動を停止した前記パワーユニットを再起動して、電気ブレーキが作用できるようにした。 The invention, in one knitting method of controlling a train including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source, corresponding to the running state stop the one or more operation of a plurality of the power unit in the organized in accordance with the driving force required, while running in this state, if the ATC brake operates to stop the operation before the ATC brake operates restart the power unit, the electric brake is to allow the action.
本発明は、一編成中に、電源から電力供給を受けてモーターを駆動するパワーユニットおよび該パワーユニットを制御するユニット制御装置を有する複数の車両を含む列車を制御する鉄道車両用制御装置において、各パワーユニットに対して個別に駆動力指令値とユニット開放指令またはユニット開放解除指令とを発する手段と、各パワーユニットの最大駆動力とその時点で必要とする駆動力を比較する手段とを備え、その時点で必要とする駆動力が稼動される前記パワーユニットの最大駆動力の合計に比べて低いと判断された場合、前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を、各パワーユニットに対して段階的に発するようにした。 The invention, in one knitting, in a railway vehicle control apparatus for controlling a train including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source, and means for emitting and individually driving force command value and the unit opening command or unit open release command for each power unit, and means for comparing the driving force to the maximum driving force of the power unit and the need at that time If it is determined to be low compared to the sum of the maximum driving force of the power unit driving force is operated in need at that time, the unit opening command for stopping the operation of the power unit, for each power unit It was made to emit step by step.
本発明は、上記鉄道車両用制御装置において、目標とする速度が与えられ、加速または減速後目標とする速度に達した後、当該目標速度を維持できる駆動力を推定し、その駆動力を保つことのできるパワーユニット数を計算し、その数が全編成のパワーユニット数より少ない場合は、過剰な前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を発するとともに、必要とする駆動力が再度増加した場合は、それまで稼動を停止した前記パワーユニットを再度起動するユニット開放解除指令を発するようにした。 According to the present invention, in the above-described railway vehicle control device, a target speed is given, and after reaching the target speed after acceleration or deceleration, a driving force capable of maintaining the target speed is estimated and the driving force is maintained. the number of power units calculated which can, if the number is less than the power units of the total number of knitting, as well as issues a unit opening command for stopping the operation of excess the power unit, the driving force is increased again in need cases were to emit unit open release command to start the power unit that has stopped the operation again before.
本発明は、上記鉄道車両用制御装置において、編成中の一部の前記パワーユニットの稼動を停止して走行中に、ATCブレーキが作動する場合、ATCブレーキが作動する前に稼動を停止している前記パワーユニットを再度稼動状態にする指令を発し、電気ブレーキが作用できるように各パワーユニットを稼動状態とするようにした。 The present invention provides a control device for a railway vehicle described above, during traveling by stopping the operation of part of the power unit in the organization, if the ATC brake operates, by stopping the operation before the ATC brake operates It issues an instruction to the operating state of the power unit again who is an electrical brake is set as the operation state of each power unit to allow the action.
本発明は、上記鉄道車両用制御装置において、編成中の一部の前記パワーユニットの稼動を停止する場合、各パワーユニット間で稼動時間がアンバランスにならないよう、ランダムに、または順番に、各パワーユニットにユニット開放指令を与えるようにした。 The present invention provides a control device for a railway vehicle described above, when stopping the operation of part of the power unit in the knitting, so that the operation time does not become unbalanced among the power units, randomly or sequentially, each It was to give the unit an open command to the power unit.
本発明は、上記鉄道車両用制御装置において、前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を、運転士からのユニット開放解除指令によって解除される第1のユニットカット指令と、ブレーキをかけると自動的に放解される第2のユニットカット指令の2つで規定し、それぞれのユニットカット指令を別の事象として扱うことのできるハードウエアもしくはソフトウエアで構成されたユニットカット指示手段を備えた。
また、本発明は、上記列車の制御方法において、前記パワーユニットの稼動の停止は、電源供給のスイッチを遮断することにより行われ、前記パワーユニットの再起動は、前記スイッチを投入することにより行われるようにした。
さらに、本発明は、前記鉄道車両用制御装置において、前記パワーユニットの稼動の停止は、電源供給のスイッチを遮断することにより行われ、前記パワーユニットの再起動は、前記スイッチを投入することにより行われるようにした。
The present invention provides a control device for a railway vehicle described above, said unit opening command for stopping the operation of the power unit, the first and the unit cut command is released by the unit opening release command from the train driver, if braking automatic The unit cut instruction means is constituted by hardware or software which can be defined by two of the second unit cut commands released to the public and each unit cut command can be handled as a separate event.
According to the present invention, in the train control method, the operation of the power unit is stopped by turning off a power supply switch, and the power unit is restarted by turning on the switch. I made it.
Further, according to the present invention, in the railcar control device, the operation of the power unit is stopped by turning off a power supply switch, and the power unit is restarted by turning on the switch. I did it.
本発明によれば、列車の運転時のロスを低減し、省エネ運転を行なうことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the loss at the time of driving | running | working of a train can be reduced, and an energy-saving operation can be performed.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1を用いて、本発明の実施の形態にかかる鉄道車両の省エネルギー運転方法が適用される列車の要部構成を説明する。列車は運転台に主幹制御器10と演算装置11を有する制御車両Cと、ユニット制御装置21とパワーユニット22と集電装置23と高圧スイッチ24とモーター25とを有する電動車両Mを連結して編成される。制御車両Cの運転台などに設けられた演算装置11から、パワーユニットの開放を指令するユニットカット指令またはIucパワーユニットカット指令を解除するユニットカットリセット指令Iucrと、各ユニット制御装置21へのマスコンノッチ指令である駆動力指令Imnが出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A main configuration of a train to which an energy saving operation method for a railway vehicle according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The train is formed by connecting a control vehicle C having a
各ユニット制御装置21は、パワーユニット22を制御して集電装置23から給電された電流をモーター25に流す制御を行なっている。また、ユニット制御装置21は、ユニットカット指令Iucまたはユニットカットリセット指令Iucrに基づいて高圧スイッチ24のオンオフ制御も同時に行なっている。各ユニット制御装置21は、演算装置11からのユニット駆動力指令値Iutに基づいてパワーユニット22を制御してモーター25に流れる電流の大きさを、ユニット駆動力指令値Iutに応じて可変にするという機能を有している。また、同時に、各ユニット制御装置21は、ユニットカット指令Iucを受けると、モーター25への電流を絞るとともに、電源の供給元の高圧スイッチ24を遮断する機能も持っている。さらに、ユニット制御装置21は、ユニットカット状態になると、パワーユニット22を構成する半導体素子やモーター25、さらにはトランスなどの機器の冷却のための送風機などを停止する機能も持っている。その結果、ユニットカット時には、当該パワーユニットが無駄な電力を使わないようにすることが可能になる。
Each
図2を用いて、演算装置11の構成の一例を説明する。演算装置11は、第1の論理回路111と、第2の論理回路112とを有して構成される。演算装置11には、主幹制御器10からのマスコンノッチ指令Imnが入力される。演算装置11は、このマスコンノッチ指令Imnから、マスコンノッチ指令Imnに対応した必要駆動力Dntを第2の論理回路112で演算し、演算した必要駆動力Dntを第1の論理回路111に入力する。
An example of the configuration of the
第1の論理回路111には、各パワーユニット22の最大駆動力に関するデータが予め与えられており、第2の論理回路112からの必要駆動力Dntが、稼動される各パワーユニット22の最大駆動力を合計した値であるか否かを判断する機能および、必要駆動力Dntが稼動されるパワーユニット22の最大駆動力の合計値より小さいときに、パワーユニット22を順次ユニットカットしていき、必要駆動力Dntに対して余力があるかないかを判断する機能を有している。また、第1の論理回路111は、必要駆動力Dntを得るために稼動されるパワーユニット22のそれぞれの駆動力指令値Iutを演算する機能を有している。第1の論理回路111は、上記判断に基づいて、稼動を停止するユニット制御装置21に対してユニットカット指令Iucを出力する機能、稼動を停止しているユニット制御装置21に対して稼動再開を指令するユニットカットリセット指令Iucrを出力する機能、稼動されるユニット制御装置21に対してそれぞれの駆動力を指令するユニット駆動力指令値Iutを出力する機能を有している。
The
第1の論理回路111は、必要駆動力Dntが全てのパワーユニット22を合計しなければならないほど大きな値である場合には、いずれのパワーユニットにも開放指令であるユニットカット指令Iucを出さず、全てのパワーユニット22を作動させるよう全てのユニット制御装置21に駆動力指令値Iutを出力する。しかし、1以上のパワーユニット22の駆動力が0であっても、必要駆動力Dntを得ることが可能と判断した場合には、いずれかの1以上のパワーユニット22に対し、ユニットカット指令Iucを出力する。加速終了後の巡航状態において、全てのパワーユニット22を動作させるのではなく、一部のパワーユニット22を不動とすることによって、当該パワーユニット22での付帯損失が避けられることになり、編成全体としてみた場合の出力は変わらず、かつ、損失を減少させることができ、省エネ運転に寄与することができる。
The
図3を用いて、この実施例における演算装置11の処理の流れを説明する。この例では、一編成中にパワーユニット22を4ユニット備えた場合を説明する。第2の論理回路112から必要駆動力Dntが入力されると、第1の論理回路111は、必要駆動力Dntが4台(全て)のパワーユニットの最大駆動力Fmaxの合計値以上か否か(必要駆動力≧4×パワーユニットの最大駆動力)を判定する(S1)。合計値以上であるとき(Yes)には、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカット(稼動停止)しているパワーユニット台数が1台以上であるか否かを判定する(S2)。現在ユニットカットしているパワーユニットの数が1台以上でない(4台のパワーユニットを稼動している)ときには、それぞれのパワーユニットのユニット駆動力指令値Iutを算出しそれぞれのユニット制御装置21に出力してステップS1に戻り次の必要駆動力指令の入力を待つ。ステップS2で、現在ユニットカットしているパワーユニットの数が1以上である(稼動しているパワーユニットが3台以下)ときには、ユニットカット中のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、当該パワーユニットを起動する(S3)。それぞれのパワーユニットのユニット駆動力指令値Iutを算出しそれぞれのユニット制御装置21に出力してステップS1に戻り次の必要駆動力指令の入力を待つ。その後、ユニットカット指令Iucとユニットカットリセット指令Iucrからユニットカットされているパワーユニットの番号と台数を演算装置11に設けた図示を省略したパワーユニットメモリに記憶(更新)する(S4)。
The flow of processing of the
ステップS1において、必要駆動力Dntが4台のパワーユニットの最大駆動力の合計値より小さいときには、必要駆動力が3台のパワーユニットの最大駆動力の合計値以上であるか否か(必要駆動力≧3×パワーユニットの最大駆動力?)を判定する(S5)。合計値以上であるとき(Yes)には、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカットしているパワーユニット台数が1台であるか否かを判定する(S6)。現在ユニットカットしているパワーユニットの数が1であるときには、稼動しているそれぞれのパワーユニットのユニット駆動力指令値Iutを算出しそれぞれのユニット制御装置21に出力してステップS1に戻り次の必要駆動力指令の入力を待つ。ステップS6で、合計値以上でないときには、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカットしているパワーユニット台数が2以上であるか否かを判断し(S7)、2以上であるときには1台のパワーユニットを除き残りのユニットカット中のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、該当するパワーユニットを起動し(S8)、稼動する(している)それぞれのパワーユニットのユニット駆動力指令値Iutを算出しそれぞれのユニット制御装置21に出力する。ステップS7において、現在ユニットカットしているパワーユニットが2以上でないとき(稼動しているパワーユニットは3台)には、ユニットカット中の1台のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、該当するパワーユニットを起動する(S9)。ステップS8、ステップS9の後、ユニットカット指令Iucとユニットカットリセット指令Iucrからユニットカットとしたパワーユニットの番号と台数をパワーユニットメモリに記憶する(S10)。
In step S1, when the required driving force Dnt is smaller than the total value of the maximum driving forces of the four power units, it is determined whether or not the required driving force is not less than the total value of the maximum driving forces of the three power units (required driving force ≧ 3 × (maximum driving force of power unit?) Is determined (S5). When it is equal to or greater than the total value (Yes), it is determined by referring to the power unit memory whether or not the number of power units currently being cut is one (S6). When the number of power units that are currently unit-cut is 1, the unit driving force command value Iut of each operating power unit is calculated and output to each
ステップS5において、必要駆動力が3台のパワーユニットの最大駆動力の合計値より小さいときには、必要駆動力Dntが2台のパワーユニットの最大駆動力の合計値以上であるか否か(必要駆動力≧2×パワーユニットの最大駆動力?)を判定する(S11)。合計値以上であるとき(Yes)には、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカットしているパワーユニット台数が2台であるか否かを判定する(S12)。現在ユニットカットしているパワーユニットの数が2であるときには、ステップ1に戻り次に必要駆動力Dntが入力されるのを待つ。ステップS12で、現在ユニットカットしているパワーユニット台数が2でないときには、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカットしているパワーユニット台数が3以上であるか否かを判断し(S13)、3以上であるときには2台のパワーユニットを除き残りのユニットカット中のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、当該パワーユニットを起動する(S8)。ステップS13において、現在ユニットカットとしているパワーユニットが3以上でないときには、ユニットカット中の2台のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、当該パワーユニットを起動する(S15)。ステップS14、ステップS15の後、ユニットカット指令Iucとユニットカットリセット指令Iucrからユニットカットとしたパワーユニットの番号と台数をパワーユニットメモリに記憶する(S16)。 In step S5, when the required driving force is smaller than the total value of the maximum driving forces of the three power units, it is determined whether or not the required driving force Dnt is not less than the total value of the maximum driving forces of the two power units (required driving force ≧ 2 × maximum driving force of power unit? ”Is determined (S11). When it is equal to or greater than the total value (Yes), it is determined by referring to the power unit memory whether or not the number of power units that are currently unit-cut is two (S12). When the number of power units that are currently cut into units is 2, the process returns to step 1 and waits for the next required driving force Dnt to be input. In step S12, when the number of power units currently cut is not 2, it is determined by referring to the power unit memory whether the number of power units currently cut is 3 or more (S13). In some cases, except for the two power units, a unit cut reset command Iucr is output to the remaining power units in the unit cut, and the power units are activated (S8). In step S13, when the number of power units that are currently in unit cut is not 3 or more, unit cut reset command Iucr is output to the two power units in the unit cut, and the power unit is activated (S15). After step S14 and step S15, the power unit memory stores the number and number of power units that have been unit-cut from the unit cut command Iuc and the unit cut reset command Iucr (S16).
ステップS11において、必要駆動力Dntが2台のパワーユニットの最大駆動力の合計値より小さいときには、パワーユニットメモリを参照して現在ユニットカットしているパワーユニット台数が3台であるか否かを判定する(S17)。現在ユニットカットしているパワーユニットの数が3であるときには、ステップ1に戻り次に必要駆動力指令が入力されるのを待つ。ステップS17で、現在ユニットカットしているパワーユニット台数が3でないときには、ユニットカット中の3台のパワーユニットにユニットカットリセット指令Iucrを出力し、当該パワーユニットを起動する(S18)。その後、ユニットカット指令Iucとユニットカットリセット指令Iucrからユニットカットとしたパワーユニットの番号と台数をパワーユニットメモリに記憶する(S19)。 In step S11, when the required driving force Dnt is smaller than the total value of the maximum driving forces of the two power units, it is determined by referring to the power unit memory whether or not the number of power units that are currently being cut is three. S17). When the number of power units that are currently cut into units is 3, the process returns to step 1 and waits for the next required driving force command to be input. In step S17, if the number of power units that are currently unit-cut is not 3, unit cut reset commands Iucr are output to the three power units that are being cut, and the power units are activated (S18). Thereafter, the number and the number of power units determined as unit cuts from the unit cut command Iuc and the unit cut reset command Iucr are stored in the power unit memory (S19).
このようにして、必要駆動力Dntが入力される毎に、必要駆動力が得られる台数のパワーユニット以外をユニットカットすることにより、必要な駆動力を確保するとともに、不必要なパワーユニットの動作を停止し、不要なエネルギーの消費をなくすことができる。 In this way, every time the necessary driving force Dnt is input, the necessary driving force is secured by cutting the units other than the number of power units that can obtain the necessary driving force, and the operation of unnecessary power units is stopped. And unnecessary energy consumption can be eliminated.
上記の実施例では、パワーユニットをユニットカットする場合に、列車の進行方向の前に位置するパワーユニットから行うことができる。また、各パワーユニット間で稼働時間がアンバランスとならないように、ランダムにまたは順番に各パワーユニットに対してユニットカット指令Iucを出力するように構成することができる。 In said Example, when cutting a power unit into units, it can carry out from the power unit located before the advancing direction of a train. Further, the unit cut command Iuc can be output to each power unit at random or in order so that the operation time does not become unbalanced among the power units.
図4を用いて、本発明の第2の実施例を説明する。第2の実施例は、自動運転を想定した実施例である。列車は、演算装置11および速度指示器12ならびに速度発電機13を有する制御車両Cと、ユニット制御装置21とパワーユニット22と集電装置23と高圧スイッチ24とモーター25を有する電動車両Mを連結して編成される。演算装置11から、ユニットカット指令Iucと、各ユニット制御装置21へのユニット駆動力指令値Iutが出される。速度指示器12で設定された速度指令としての目標速度Imsと、速度発電機13からの実速度信号Irsを受けた演算装置11は、その偏差から、各パワーユニット制御装置21のユニット駆動力指令値Iutと、ユニットカット指令Iucと、ユニットカットリセット指令Iucrを演算して、それぞれのユニット制御装置21へ出力する。各パワーユニット制御装置21は、集電装置23から給電されモーター25に電流を流す制御を行なっている。また、高圧スイッチ24のオンオフ制御も同時に行なっている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is an embodiment assuming automatic driving. The train connects a control vehicle C having a
各ユニット制御装置21は、演算装置11からユニット駆動力指令値Iutを受けると、モーター25に流れる電流の大きさを、その指令値に応じて可変にする機能を有している。また、同時に、ユニットカット指令Iucを受けると、モーター25への電流を絞ると共に、電源の供給元の高圧スイッチ24を遮断する機能も持っている。さらに、ユニット制御装置21は、ユニットカット状態になるとパワーユニット22の素子やモーター25、さらにはトランスなどの機器の冷却のための、送風機などを停止する機能も持っている。その結果、ユニットカット時には、当該ユニットが無駄な電力を消費しないようにすることが可能になる。
Each
図5を用いて第2の実施例にかかる演算装置11の構成の一例を説明する。演算装置11は、第1の論理回路111と、第3の論理回路113と、減算器115とを有して構成される。減算器115には、速度指示器12からの速度指令(目標速度)Imsと速度発電機13からの実速度信号Irsが入力され、速度指令Imsと、実速度信号Irsとの偏差ΔSを計算して第3の論理回路113へ出力する。第3の論理回路113は、偏差ΔSに応じて必要駆動力Dntを演算して第1の論理回路111へ出力する。必要駆動力Dntは、偏差ΔSが大きければ大きいほど駆動力が大きくなるような計算結果である。
An example of the configuration of the
必要駆動力Dntが入力された第1の論理回路111には、各パワーユニットの最大駆動力が予め与えられており、第3の論理回路113からの必要駆動力Dntが、各パワーユニットの最大駆動力を合計した値であるか否かを判断する機能および、必要駆動力Dntが全てのパワーユニットの最大駆動力の合計値より小さいときに、パワーユニットを順次ユニットカットしていき、必要駆動力Dntに対して余力があるかないかを判断する機能を有している。第1の論理回路111は、上記判断に基づいて、各ユニット制御装置21に対してユニット駆動力指令値Iutを出力する機能、各ユニット制御装置21に対してユニットカット指令Iucを出力する機能、各ユニット制御装置21に対してユニットカットリセット指令Iucrを出力する機能を有している。
The
第1の論理回路111は、必要駆動力Dntが全てのパワーユニットを合計しなければならないほど大きな値である場合には、全てのパワーユニット22を作動させて、全てのパワーユニットに駆動力を指令するため、いなかるパワーユニットにもユニットカット指令Iucを出さない。しかし、1以上のパワーユニットの駆動力が0であっても、必要駆動力をえることが可能と判断した場合には、いずれかの1以上のパワーユニットに対し、ユニットカット指令Iucを出力する。加速終了後の巡航状態において、全てのパワーユニットを動作させるのではなく、一部のパワーユニットを不動とすることによって、当該パワーユニットでの付帯損失が避けられることになり、編成全体としてみた場合の出力は変わらず、損失を減少させることができ、省エネ運転に寄与することができる。
The
この実施例では、実速度が目標速度に近く、殆ど駆動力が必要ない走行状態において、全てのユニットを動作させるのではなく、一部のユニットを不稼動(ユニットカット)とすることによって、当該ユニットでの付帯損失が避けられることになり、編成全体としてみた場合の出力は変わらず、損失を減少させることができ、省エネ運転に寄与することができる。 In this embodiment, in a driving state where the actual speed is close to the target speed and almost no driving force is required, not all the units are operated, but some units are not operated (unit cut). The incidental loss in the unit will be avoided, the output when viewed as a whole knitting will not change, the loss can be reduced, and it can contribute to energy saving operation.
本発明の第3の実施例を、図6を用いて説明する。図6では、演算装置11がユニット制御装置21に対して直接ユニットカット指令Iucを出すことがないようにした構成である。演算装置11には、列車の現在位置を知る情報である位置情報Ipが入力されるとともに、演算装置11を構成する第4の論理回路114の中には予め路線のどの位置でユニットカットを行なうべきかを示す指示を運転士に与えるようなデータが記憶されている。演算装置11は、列車がある位置(その位置は予定された運転パターンで走行してきた場合には、巡航速度に達していると推定される位置であるが)まで来ると、運転士に対し、ユニットカットを与える示唆をする画面を起動し、ユニットカット指示情報Ducを表示装置15に表示するようになっている。その結果、運転士はユニットカットスイッチ19を扱い、編成内の一部のユニットを不動状態とする。編成内の道具立てとしては図10に示す従来の構成に依っている。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the
この方法によれば、最小限の機器の追加により、省エネ走行を行なうことが可能であるとともに、主たる判断を運転士に委ねることによって、遅れている場合に、巡航時であっても、少しでも速度を上げたい場合に、運転士の判断でユニットカットを行なわず、加減速時と同じパワーを出せるようにしておき、回復運転を行なうことが可能である。 According to this method, it is possible to perform energy-saving travel with the addition of a minimum amount of equipment, and by leaving the main judgment to the driver, if it is delayed, even during cruising, even a little When it is desired to increase the speed, it is possible to perform the recovery operation by making it possible to output the same power as at the time of acceleration / deceleration without performing unit cut at the operator's discretion.
図7を用いて第4の実地例を説明する。従来のユニットカット指令は、先にも述べたようにパワーユニットの機器故障の際に、当該パワーユニットを開放し、2次的な被害が他のパワーユニットなどに拡大しないようにするための指令であり、前述の各実施例のユニットカット指令は省エネルギーのためにパワーユニットを開放するための指令である。本発明では、十分な駆動力を必要とするときには、ユニットカットしたパワーユニットを回復させることが必要である。このため、省エネルギーのためのユニットカットと、故障が原因で行なっているユニットカットとを区別する必要がある。そこで、その区別のための論理の一例を図7に示す。ユニットカット指令1とは、主として故障が発生している状態において指示される指令である。機器の故障が原因のユニットカットは、故障が復旧される前に自動的に解除されることは好ましくない。そこで、前述までの実施例におけるユニットカット指令と、故障に対応するためのユニットカット指令とを別の指令として定義することが必要である。本実施例では、故障などによるユニットカット指令をユニットカット指令1とし、前述までの実施例における省エネルギーのためのユニットカットをユニットカット指令2と呼称する。また、故障に対するユニットカットリセット指令をリセット指令1とし、実施例におけるユニットカットリセット指令Iucrをリセット指令2と称して、別のものとしている。
A fourth practical example will be described with reference to FIG. The conventional unit cut command is a command for opening the power unit in the event of a device failure of the power unit, as described above, so that secondary damage does not spread to other power units, The unit cut command of each embodiment described above is a command for opening the power unit for energy saving. In the present invention, when a sufficient driving force is required, it is necessary to recover the unit-cut power unit. For this reason, it is necessary to distinguish between a unit cut for energy saving and a unit cut performed due to a failure. An example of the logic for the distinction is shown in FIG. The unit cut
図7に示すように、ユニットカット指示手段14は、第1のR,Sフリップフロップ141と、第2のR,Sフリップフロップ142と、第1のOR回路143と、第2のOR回路144とから構成される。第1のフリップフロップ141には、S入力にユニットカット指令1が、R入力には全てのユニットカット指令をリセットするリセット指令1が入力され、その出力が第2のOR回路144の一方の入力端に入力される。第2のフリップフロップ142には、S入力にユニットカット指令2が、R入力に第1のOR回路143の出力が入力され、その出力が、第2のOR回路144の他方の入力端に入力される。第1のOR回路143には、リセット指令1およびブレーキ指令ならびにリセット指令2が入力され、その出力が第2のフリップフロップ142のR入力に入力される。
As shown in FIG. 7, the unit cut instructing means 14 includes a first R and S flip-
ユニットカット指示手段14は、記憶要素として働く第1のR、Sフリップフロップ141を用い、ユニットカット指令1によりパワーユニットがカットされている場合は、リセット指令2では、これが解かれることが無いような論理を提供している。ユニットカット指令2でパワーユニットがユニットカットされており、ユニットカット指令1がないときには、リセット指令1またはブレーキ指令もしくはリセット指令2によって第2のR,Sフリップフロップ142がリセットされ第2のOR回路144からのユニットカット指令2はリセットされる。この論理は、各パワーユニットの中にあっても良いし、編成内の別の部位、機器内にあっても良い。
The unit cut instructing means 14 uses the first R and S flip-
ユニットカット指示手段は、ハードウエアによって構成することができるし、ソフトウエアによって構成することもできる。 The unit cut instruction means can be configured by hardware or can be configured by software.
なお、上記実施例において、ブレーキ指令を受けた際に、ユニットカット指令2がリセットされるようになっているが、理想的にはブレーキがかかる前にパワーユニット開放状態から復旧し、稼動の準備が完了することが望ましい。すなわち、従来、車上主体型自動列車制御装置(例えば、特許文献1参照)では、図8、図9に示すように、一部のATCでは、制限速度パターンと実速度パターンが徐々に接近することが明らかであるように設定されていることから、ある程度前もってブレーキを掛ける必要があることを知ることができる。そこで、自位置から図8の速度パターンを参照してその位置における許容速度V1を求め、この許容速度V1と速度発電機から得た自列車速度Vtから図9に示す偏差ΔVを得て、ΔVoより一定値大きなΔVopを定義し、偏差ΔVがこの値になったことを判断したら、図7に示すブレーキ指令に相当する指令を与えることによって、ATCブレーキが作用する前に、ユニットカットされ停止状態にあった一部または全てのパワーユニットを、ブレーキが指令される前に稼動状態に立ち上げることができ、回生制動などを働かせることができる。
In the above embodiment, when the brake command is received, the unit cut
10 主幹制御装置
11 演算装置
12 速度指示器
13 速度発電機
14 ユニットカット指示手段
15 表示器
19 ユニットカットスイッチ
21 ユニット制御装置
22 パワーユニット
23 集電装置
24 高圧スイッチ
25 モーター
111 第1の論理回路
112 第2の論理回路
113 第3の論理回路
114 第4の論理回路
115 減算器
141 第1のR,Sフリップフロップ
142 第2のR,Sフリップフロップ
143 第1のOR回路
144 第2のOR回路
C 制御車
M 電動車
Dnt 必要駆動力
Duc ユニットカット指示情報
Imn マスコンノッチ指令
Ims 目標速度
Ip 位置情報
Irs 実速度信号
Iuc ユニットカット指令
Iucr ユニットカットリセット指令
Iut ユニット駆動力指令値
DESCRIPTION OF
Claims (13)
走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて編成中の複数の前記パワーユニットの1以上の稼動を停止し、
走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて稼動を停止している前記パワーユニットを再起動することを特徴とする列車の制御方法。 In one knitting driving force required corresponding to the running state control method of the train, including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source stop the one or more operation of a plurality of the power unit in organized according to,
Train control method characterized by restarting the power unit has stopped operation in response to the driving force required corresponding to the running state.
駅出発後の加速完了後、定速運転を行う段階で、少なくとも一部の前記パワーユニットの稼動を停止することを特徴とする列車の制御方法。 In the train control method according to claim 1,
After accelerating the completion of the post station starting at the stage of performing constant speed operation, the train control method characterized by stopping the operation of at least a portion of the power unit.
必要とする駆動力と稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に基づいて、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるか否かを判断し、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるときに、所定の数の前記パワーユニットの稼動を停止させることを特徴とする列車の制御方法。 In the train control method according to claim 1,
Based on the sum of the maximum driving force of the power unit running with driving force required, it determines whether there is a margin to the sum of the maximum driving force of the power unit running, running when there is a margin to the sum of the maximum driving force of the power units in a train control method, characterized in that to stop the operation of the power unit of the predetermined number.
必要とする駆動力と稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に基づいて、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力があるか否かを判断し、稼動している各パワーユニットの最大駆動力の合計に余力がないときに、稼動を停止させた前記パワーユニットの所定数を再起動させることを特徴とする列車の制御方法。 In the train control method according to claim 3,
Based on the sum of the maximum driving force of the power unit running with driving force required, it determines whether there is a margin to the sum of the maximum driving force of the power unit running, running when there is no margin to the sum of the maximum driving force of the power units in a train control method, characterized in that to restart the predetermined number of the power unit is stopped running.
稼動を停止する前記パワーユニットは列車の進行方向の前に位置するものであることを特徴とする列車の制御方法。 In the train control method according to any one of claims 2 to 4,
Train control method, wherein the power unit to stop the operation are those located in front of the traveling direction of the train.
走行状態に対応した必要とする駆動力に応じて編成中の複数の前記パワーユニットの1以上の稼動を停止し、
この状態で走行中に、ATCブレーキが作動する場合、ATCブレーキが作動する前に稼動を停止した前記パワーユニットを再起動して、電気ブレーキが作用できるようにすることを特徴とする列車の制御方法。 In one organization, method of controlling a train including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source,
Stop the one or more operation of a plurality of the power unit in the organized in accordance with the driving force required corresponding to the running state,
During the running in this state, if the ATC brake operates, and restart the power unit to stop the operation before the ATC brake operates, the train control of the electric brake is characterized in that to allow the action Method.
各パワーユニットに対して個別に駆動力指令値とユニット開放指令またはユニット開放解除指令とを発する手段と、
各パワーユニットの最大駆動力とその時点で必要とする駆動力を比較する手段とを備え、
その時点で必要とする駆動力が稼動される前記パワーユニットの最大駆動力の合計に比べて低いと判断された場合、前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を、各パワーユニットに対して段階的に発することを特徴とする鉄道車両用制御装置。 In one knitting, in a railway vehicle control apparatus for controlling a train including a plurality of vehicles having a unit controller for controlling the power unit and the power unit for driving the motor supplied with electric power from a power source,
And means for emitting and individually driving force command value and the unit opening command or unit open release command for each power unit,
Maximum driving force of the power unit and provided with means for comparing the driving force required at that time,
If it is determined to be low compared to the sum of the maximum driving force of the power unit driving force is operated in need at that time, the unit opening command for stopping the operation of the power unit, for each power unit A railcar control device that emits in stages.
目標とする速度が与えられ、加速または減速後目標とする速度に達した後、当該目標速度を維持できる駆動力を推定し、その駆動力を保つことのできるパワーユニット数を計算し、
その数が全編成のパワーユニット数より少ない場合は、過剰な前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を発するとともに、必要とする駆動力が再度増加した場合は、それまで稼動を停止した前記パワーユニットを再度起動するユニット開放解除指令を発することを特長とする鉄道車両用制御装置。 The railway vehicle control device according to claim 7, wherein
Rate is given as a target, after reaching the speed of the acceleration or deceleration after the target, estimate the driving force to maintain the target speed, to calculate the number of power units capable of maintaining its driving force,
If the number is less than the power units of the total number of knitting, as well as issues a unit opening command for stopping the operation of excess the power unit, if the driving force is increased again in need was stopped the operation until it the control device for a railway vehicle that features to emit unit open release command to start the power unit again.
編成中の一部の前記パワーユニットの稼動を停止して走行中に、ATCブレーキが作動する場合、ATCブレーキが作動する前に稼動を停止している前記パワーユニットを再度稼動状態にする指令を発し、電気ブレーキが作用できるように各パワーユニットを稼動状態とすることを特徴とする鉄道車両用制御装置。 The railway vehicle control device according to claim 7, wherein
The operation of part of the power unit in the knitting during running stops, if the ATC brake operates, a command ATC brake to the re-operation state of the power unit has stopped operation before operating issued, the control system for a railway vehicle, wherein the electric brake and the respective power unit operating conditions to allow action.
編成中の一部の前記パワーユニットの稼動を停止する場合、各パワーユニット間で稼動時間がアンバランスにならないよう、ランダムに、または順番に、各パワーユニットにユニット開放指令を与えることを特徴とする鉄道車両用制御装置。 The railway vehicle control device according to claim 7, wherein
To stop the operation of a portion of the power unit in the knitting, so that the operation time does not become unbalanced among the power units, and characterized in providing randomly or sequentially, a unit opening command to the power unit A railway vehicle control device.
前記パワーユニットの稼動を停止するユニット開放指令を、運転士からのユニット開放解除指令によって解除される第1のユニットカット指令と、ブレーキをかけると自動的に放解される第2のユニットカット指令の2つで規定し、それぞれのユニットカット指令を別の事象として扱うことのできるハードウエアもしくはソフトウエアで構成されたユニットカット指示手段を有することを特徴とする鉄道車両用制御装置。 The railway vehicle control device according to claim 7, wherein
The unit opening command for stopping the operation of the power unit, the first and the unit cut command is released by the unit opening release command from the train driver, the second unit cuts commands automatically release understood braking And a unit cut instruction means configured by hardware or software capable of handling each unit cut command as a separate event.
前記パワーユニットの稼動の停止は、電源供給のスイッチを遮断することにより行われ、前記パワーユニットの再起動は、前記スイッチを投入することにより行われることを特徴とする列車の制御方法。Stopping operation of the power unit is performed by turning off a power supply switch, and restarting the power unit is performed by turning on the switch.
前記パワーユニットの稼動の停止は、電源供給のスイッチを遮断することにより行われ、前記パワーユニットの再起動は、前記スイッチを投入することにより行われることを特徴とする鉄道車両用制御装置。The operation of the power unit is stopped by turning off a power supply switch, and the power unit is restarted by turning on the switch.
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